受季风气候和地理位置的影响,我国夏季多雨,很多地区容易发生洪水灾害,严重影响了人民群众的生命财产安全。面对洪水灾害,我国从洪水的防治入手,大力发展水利工程,在一定程度上减少了洪水所带来的损失,但是仅仅采用一些工程措施不够,还需要采取非工程措施进行辅助。本文根据洪水防治的非工程措施,以泰山地区为研究区域,展开了如下工作:(1)虚拟地理环境可以构建高真实感、沉浸式的三维地理环境。本文基于虚拟地理环境技术,提出了一个开放的地形可视化方法。该方法综合空间数据处理、三维模型构建和虚拟现实等技术,在对空间异构数据集成的基础上构建了泰山地区真实感三维地形。还验证了地形网格模型的精度对视觉效果的影响,并对地形网格细化前后的视觉效果进行了比较。(2)本文基于数字高程模型(DEM),提出了将洪水有源淹没和无源淹没相结合的方法,构建了不同时间段内洪水的淹没模型,并通过实验验证了这种方法的有效性。最终借助3D游戏引擎Unity3D对泰山地区的三维地形和洪水淹没模型进行可视化显示,形成了基于Unity3D的交互式洪水可视化系统。(3)最后通过对全国防洪对策的了解,就深邃排水系统的隧道挖掘的安全问题进行研究。提出了一种基于多传感器的定位方法对挖掘设备掘进机进行定位,建立了掘进机的定位模型,还开发了一种自动切割程序对掘进机的挖掘进行模拟。通过实验证明了该方法可以实现掘进机无人驾驶,能够解决隧道挖掘的安全问题。综上所述,本文基于虚拟地理环境,构建了泰山地区的三维地形和洪水淹没模型,实现了泰山地区的洪水可视化模拟,验证了掘进机自动挖掘隧道方法的有效性。通过系统应用和实验表明这些工作可以为防汛部门的抢险救灾提供科学依据,对相关研究起到支撑作用。